脈動風速入口
關注創建者：陸姐說 創建時間：2019-01-10
脈動風速入口的實例教程
LES計算中脈動風速入口需要滿足的條件
我們都知道，結構抗風設計中，風特性的準確描述，是風荷載和風致響應準確計算的前提。而在LES計算中，脈動風速入口的生成，就扮演著描述風特性的重要角色。大氣邊界層的風特性，包含平均風速特性和脈動風速特性。LES計算入口中，平均風速剖面可以直接給定，無需做過多考慮。然而包括湍流強度、湍流積分尺度、脈動風速功率譜、空間相關性等在內的脈動風速特性，是LES入口需要重點考慮的。
不僅如此，即便是人工合成的入口滿足了諸多脈動風速特性，也不見得是一個很好的LES入口。究其原因在于，“人工”二字！人工的，就不一定是天然的，就一定和天然的有區別。換句話說，人工合成的脈動風速入口，不一定滿足CFD計算中的流體控制方程，這會直接導致入口給定的脈動風速特性，甚至是平均風速特性在流域中產生極大的變化，影響目標風剖面的生成。然而，反過來，即使入口給定的脈動風速滿足流體控制方程，這樣的脈動風速特性，是否就一定是我們結構抗風設計中想要的風特性？答案不得而知。這其實就是LES計算中脈動風速入口生成的難點所在。綜上，LES計算中脈動風速入口需要滿足的條件是：平均風速特性，脈動風速特性，和流體控制方程。這些條件其實是極為苛刻的，要想同時滿足幾乎無望。為此，工程設計人員簡單粗暴的想法又來了：咦，既然條件無法同時滿足，那么，就抓主要矛盾，忽略次要矛盾吧。
展開 圖3 文件格式轉換
圖4 基于Region的網格劃分
圖5 建筑表面y+范圍
脈動風速入口生成 & 空流域風場特性檢驗
關于脈動風速入口方法，已在CFD在土木工程中的應用系列（二）——淺談脈動風速入口生成方法一文中談到過了，Ton君這里采用了文中的NSRFG方法用于生成入口脈動風速時程。然而，由于入口湍流的衰減，在建筑位置處，風場特性相比入口會發生一定的變化，特別是湍流強度和湍流積分尺度變化明顯。這個問題Ton尚未完全解決，但是總結出了一定的經驗，歡迎后臺留言討論。經過Ton君的調試，最終在空流域中，基本實現了模擬風場和目標風場的吻合，如下圖6。
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[5]在輸入精確的地理環境模型、建筑設計模型（BIM）、邊界層風速風向數據后，CFD可計算整個三維流場內所有點的關鍵物理量（壓力、速度、湍流動能），輸出建筑物表面的風壓分布、區域內通風狀況、行人高度的風速舒適度等關鍵設計參數。
CFD揭示了風力如何與建筑形態產生交互的最基本物理圖像，是風環境仿真的基石。
</p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(5, 76, 143);"> 瞬態滑移網格模型（SMM）</strong>基于網格的真實物理運動進行非定常求解，能夠<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">高保真地捕捉轉子與定子交互時的強瞬態氣動效應</strong>（如尾跡脫落與流場脈動）。
屋頂冷水機組氣動噪聲分析7個月前
FW-H 模型對一個風扇噪聲源進行信號采樣
5
CFD 后處理
YZ切面瞬態風速
baseline
有通風斗
YZ切面瞬態風壓脈動
baseline
………………………………………（1）
式中：——測點風速，單位為m/s；
——平均風速，單位為m/s；
n——截面測點數。
計算各測試截面測得的結果的標準偏差Cv，再按表1查出值（趨進速度偏差），△W≤12%為合格。
垂直軸立風機是一種新型風力發電機，其特點是風輪軸線與風向垂直，與傳統的水平軸風力發電機相比，具有結構簡單、啟動風速低、噪音小、適用于復雜風場等優點。本案例利用Fluent中的6DOF模型與滑移網格，對垂直軸風力機被動旋轉展開了相關仿真計算，本案例僅進行了簡單的教學演示，依據該案例的設置方法，后續可以對不同的垂直軸風力機展開更為精準復雜的仿真計算。
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設置邊界條件：設置入口、出口、壁面等條件。對于通氣攪拌，設置氣體入口。</p><p>Fluent中采用Patch指定區域局部物料條件，STAR-CCM+使用場函數位置指定。</p><p><strong style="color: rgb(0, 176, 80);">參考案例-多相流體：VOF：重力驅動流體，歐拉：混合物沉降，歐拉：曝氣池脫氣</strong></p><p>5.
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>4演示案例</strong></p><p><br></p><ul><li>機艙尺寸的長寬高為3.6*2.2*1.8米，風扇直徑1米；</li><li>風扇的上下游各有2個換熱器，外部空氣從上游格柵吸入，從左右兩側和下游的格柵排出；</li><li>換熱器1已知發熱功率，換熱器2已知入口冷卻液溫度
水平切面的瞬態風速
水平切面的瞬態溫度
ultraFluidX求解器輸出換熱器的性能參數在工作目錄的uFX_monitoringSurfaces\uFX_monitoring_surface.txt
換熱器1冷卻液進出口溫差約10℃
換熱器2功率約10.8kw
6.2 自然對流工況，風扇靜止，發動機表面高溫
垂直切面的瞬態風速
冷卻器進口采用速度入口邊界條件，需要計算其湍流參數，包括湍流強度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區域采用標準壁面函數。
